复杂环境条件下深基坑咬合桩质量控制研究

成 斌

（上海一测建设咨询有限公司， 上海 200011）

复杂环境条件下深基坑咬合桩质量控制研究

成 斌

（上海一测建设咨询有限公司， 上海 200011）

结合工程实践，重点阐述在复杂环境条件下遇地下障碍物采用360°全回旋套管钻机进行咬合桩施工的工艺、质量控制要点，确保基坑及周边环境安全。

深基坑；咬合桩；硬法切割；控制要点；基坑安全

1 工程概况

上海静安区梅村基地项目位于上海市静安区万航渡路716 弄 ～794 弄地块，拟建物为 2 层地下室，基坑深 -11 m，地上 17～22 层，4 栋办公、住宅、公寓式办公及商业配套设施，建筑面积 7.6 万 m2。基坑围护结构采用钻孔灌注桩、三轴水泥土搅拌桩，设置两道钢筋混凝土支撑。

三轴搅拌桩在施工 B-1/B-N 轴线围护体开挖沟槽的过程中，挖掘出一个废弃两层的地下人防设施，根据现场初步探明的地下人防位置，其走向基本平行于围护体，其外形尺寸宽约 8.00 m，长约 60.00 m(B-N 轴～B-F 轴之间)，深度为6.50 m 左右。围护体正好从地下人防设施中部贯通，同时场地外已有的一根架空煤气管道也架设在地下人防设施上。

本工程拟建场地环境复杂，四周均被居民楼、学校环抱。万航渡路属于交通繁忙地段，且周边只有万航渡路一条交通道路，下面分布有较多管线，主要有雨水管、污水管、信息管、配水管、煤气管以及供电电缆等，为施工中的交通运输带来较大的难度。

2 咬合桩设计

综合考虑本施工现场的场地条件和周围环境，确定本工程 B-N 轴～B-F 轴之间采用全套管咬合桩，咬合桩外侧止水采用高压旋喷桩，施工时需切割 3 层钢筋混凝土人防障碍。咬合灌注桩直径为 1 000 mm，互相咬合 300 mm，桩间距为700 mm，桩长 31.7 m，桩数为 81 根，间隔施工；坑内加固采用三重管高压旋喷桩φ800@600，水泥掺量为 25%，桩长4 m，桩数 260 根。

3 咬合桩施工工艺、施工顺序

咬合桩施工工艺流程如图 1 所示，施工顺序如图 2 所示。

图1 咬合桩施工工艺流程

图2 咬合桩施工顺序

4 硬法切割钻孔咬合桩施工工艺原理

4.1 传统咬合桩施工工艺特点

传统咬合桩施工工艺较成熟，但在实际施工中，传统咬合桩施工工艺仍有许多不足，主要体现在以下几个方面。

(1)传统咬合桩施工主要靠超缓凝剂缓凝时间长短，如受到外界其他因素影响，A 桩成桩时间增加超过缓凝剂缓凝的时间，就直接影响 B 桩咬合成桩，影响围护结构质量及安全。

(2)传统咬合桩采用超缓凝剂，由于 B 桩成桩过程中受水冲刷，对 A 桩桩身质量造成一定的影响。

(3)传统咬合桩施工机械如遇到较大面积地下障碍物将给施工带来困难，必须先进行清障处理，然后回填土分层压实再进行咬合桩施工。本项目如采用传统施工工艺既延滞工期，也带来较大的安全隐患。

4.2 硬法切割咬合桩施工工艺特点

硬法切割咬合桩施工是待 A 桩桩身混凝土达到一定强度后，采用 360° 全回转套管机钨钢刀钻头切割 A 桩成孔，再按施工程序下放钢筋笼浇筑混凝土形成咬合桩，主要特点表现在如下几个方面。

(1)硬法切割咬合桩克服了传统咬合桩相邻桩混凝土易出现的管涌现象。

(2)采用硬法切割施工工艺，不需依靠超缓凝剂来施工咬合桩，可以应用到地下有障碍物的复杂围护结构工程中，是一种集清障、围护及止水的新型围护施工技术，确保围护结构施工质量及工程进度。

5 咬合桩质量控制要点

5.1 导墙施工

为保证咬合桩定位准确，需首先在桩顶部浇筑钢筋混凝土导墙，重点控制以下要点。

(1)场地平整：应将桩顶部地面上的杂物清理干净，并将地面整平、压实。

(2)桩位放线：采用全站仪或经线仪根据坐标点测放控制点，并按程序报监理复核。

(3)开挖导墙沟槽：桩位放线经监理复核通过后，即可开挖导墙沟槽，开挖至设计标高。

(4)绑扎钢筋：导墙沟槽经监理验收合格后，按设计及规范要求加工、安装导墙钢筋，自检合格后填写隐蔽工程报验单、报监理验收，验收合格后方可进行下道工序施工。

(5)安装模板：导墙模板采用半圆形整体钢模，检查模板位置、尺寸及牢固度，经监理验收合格方可浇筑导墙混凝土。

(6)浇筑导墙混凝土：咬合桩导墙采用 C30 混凝土混凝土，厚度为 500 mm，混凝土浇筑时两边对称浇筑，采用振捣器振捣密实，并安排专人检查模板位置、尺寸。

5.2 钻机就位

导墙模板拆除以模板拆除时棱角不破坏为准，并将咬合桩中线引测到导墙混凝土顶面上，用红色油漆做好标记，360° 全回旋套管钻机就位须等导墙混凝土达到设计强度，以同条件养护试块强度检测报告为准。

(1)检查和校正钻机套管的顺直度。逐一检查和校正单节套管的顺直度，按设计桩长配置套管并一一试拼，进行编号管理，确保桩身套管顺直。

(2)检查套管垂直度。按编号安装套管，安装完毕采用经纬仪从互相垂直的两个方向测量垂直度，符合规范要求后方可开始钻孔，保证桩身垂直度。

5.3 取土成孔

360° 全回旋套管钻机就位后，按编号吊装第一节套管，测量和校正套管垂直度，开始钻孔下压套管，一次钻入深度通常为 3 m～5 m，采用抓斗从套管内进行取土，一边抓土、一边向下钻压套管，检查成孔直径须符合设计桩径要求。加强对坑内、外潜水位及承压水位的监测，避免对咬合桩成桩造成影响，应符合以下要求。

(1)360° 全回旋套管钻机下压套管时，抓斗取土面应高于套管底口 2.5 m 以上。

(2)终孔时抓斗取土面应高于套管底口不小于 1.5 m。

(3)接管时应按序接管，检测垂直度，地面以上应预留套管长度不小于 1.2 m。

(4)360 度全回旋套管钻机成桩过程中，应采用经纬仪从两个方向对套管进行垂直度监测，及时纠正垂直度偏差，整根套管的垂直度偏差应小于 1/300。

(5)咬合桩成孔后套管随混凝土浇筑逐段拔起，套管拔除时须控制拔起速度，不得强拔，确保咬合桩成桩质量。

5.4 钢筋笼制作与吊放

(1)分段制作钢筋笼。根据设计要求分段制作咬合桩钢筋笼，进行编号管理，每段钢筋笼间考虑钢筋搭接焊长度。

(2)钢筋笼主筋混凝土保护层允许偏差为 20 mm。钢筋笼上应设圆形保护层垫块，设置数量每节钢筋笼不应少于 2组。

(3)螺旋箍筋与主筋的连接应采用电弧焊点焊连接。

(4)为有效控制钢筋笼施工质量，避免在起吊、运输和安装中发生变形，钢筋笼应按设计要求每隔 2 m 设置一道加强箍筋。

(5)避免钢筋笼上浮现象，为防止钢筋笼安装后、混凝土浇筑之前钢筋笼上浮，在首节钢筋笼底部焊接比钢筋笼直径略小的钢板，增加钢筋笼的抗浮能力。

5.5 灌注混凝土

(1)每根咬合桩桩混凝土应连续浇筑，浇筑的混凝土充盈系数应大于 1，桩顶部 4 m 范围内可采用插入式振捣器振捣密实。

(2)采用 C30 水下混凝土导管法施工，混凝土初灌量应埋入导管不小于 1.0 m。咬合桩混凝土应连续浇筑，随浇随提导管，导管埋入深度应不得小于 2 m。

(3)钢套管也应边浇筑混凝土边拔除，须确保混凝土面高出套管底部不得小于 2.5 m，套管应逐节拔出，逐节拆除。

(4)在咬合桩混凝土浇筑至最后，应先拔出钢套管再拔除混凝土导管，测量桩顶标高达到设计要求后再拔出混凝土导管。

6 咬合桩施工质量通病预防

6.1 孔口定位误差的控制

A、B 咬合桩的咬合量直接影响围护结构质量。为确保咬合桩从下至下均有足够的咬合量导墙施工很重要，而导墙中咬合桩孔口定位很关键，导墙孔口位置尺寸的偏差将影响到咬合桩咬合量。因此，须采用全站仪或经纬仪测量控制点，确保位置准确。根据设计桩径放大 20 mm 安装半圆形整体钢模，确保模板的位置、尺寸、标高准确无误，并经监理工程师验收合格后方可浇筑导墙混凝土。

6.2 单桩垂直度的控制

为了确保咬合桩成桩质量，保证 A、B 咬合桩的咬合量，除了导墙孔口定位控制外，咬合桩成桩垂直度的控制尤为重要。根据专家评审意见咬合桩垂直度控制标准为 1/300，主要从以下几点控制咬合桩成桩垂直度。

(1)检查和校正钢套管质量。施工之前应逐根检查钢套管外观质量，发现钢套管外观变形、破损的，应及时剔除或校正到位，专人负责检查，确保每节钢套管外观质量良好、顺直。

(2)咬合桩成桩过程中垂直度控制。在咬合桩互相垂直的两个方向采用经纬仪测量钢套管的垂直度，首节钢套管就位后应开始从两个方向测量垂直度，并及时调整到位，成桩过程应安排专人全过程监测钢套管垂直度，成桩过程中除施工单位技术员测量外，监理单位监理工程师也应进行过程检查垂直度，发现有偏差现象应及时予以纠正。

(3)咬合桩施工过程中，如发现垂直度偏差过大，应及时组织各参建单位召开专题会议，分析原因，及时采取有效措施进行纠正，确保咬合桩成桩质量。

6.3 克服钢筋笼上浮的方法

咬合桩成桩过程中，钢筋笼经常会出现上浮现象。因此，在施工之前应制定有效的预防钢筋笼上浮的有效措施，主要方法有以下几点。

(1)增加钢筋笼自重。在钢筋笼底部焊接钢板，预防钢筋笼上浮。

(2)咬合桩钢筋笼安装完成后，混凝土浇筑时间不得过长。应安排专人负责此项工作，提前联系混凝土厂家预计何时能浇筑混凝土，计算好时间，钢筋笼下放完成后即刻浇筑混凝土能有效控制钢筋笼上浮现象。

(3)钢筋笼加强箍筋须按设计要求焊接到位，螺旋箍筋与主筋点焊到位，确保钢筋笼足够牢固，避免在转运、安装过程中钢筋笼发生变形现象，钢套管、导管在拔除过程中不得用力过猛，以免将钢筋笼一起拔起上浮。

7 结 语

本基坑围护结构施工过程中，遇地下二层废弃人防障碍物，三轴水泥土搅拌桩止水帷幕、钻孔灌注桩围护桩调整为咬合桩围护结构形式。施工之前根据沪建交(2002)645 号文件要求对基坑方案作重大调整，由原评审机构重新组织了专项评审。监理方严格按规范和施工方案对每一根桩进行检查验收，混凝土灌注全程实施了旁站监督，并对咬合桩进行了 100% 超声波透射法桩身完整性检测。81 根咬合桩检测结果全部合格，一类桩达到 95%，无三类桩。深基坑土方开挖后，咬合桩位置、垂直度、外观质量均符合设计及规范要求；止水效果较好，未出现漏水现象；周边管线监测数据正常。正是这种严格要求、精益求精的精神，保证了咬合桩施工质量，确保了基坑及周边环境安全。实践证明：360° 全回转套管硬法切割咬合桩可以应用于地质复杂、地下障碍物的基坑围护结构。不仅方便施工，保证质量，且能减少对周边环境的影响。

通信地址：上海市西藏南路765号A座1201室 上海一测建设咨询有限公司。

TU712

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1007-4104(2015)04-0066-03

2015-02-05

成斌(1977—)，男，大学本科，工程师，注册监理工程师、注册一级建造师。